热得发烫 盘点各大半导体厂商的ADAS解决方案

2016年全球半导体不可不知的三件大事：· 高通（Qualcomm）并恩智浦（NXP）· 西门子（Siemens）并Mentor Graphics· 三星电子（Samsung Electronics）并哈曼（Harman International）这三起并购案的共同关键字——汽车电子

智能型手机成长趋缓，计算机和平板机等终端产品需求下滑，半导体厂商在巩固本业的同时，纷纷开始耕耘其他领域，如虚拟实境、资料中心与物联网。近期，随着智慧车辆、车联网与自动驾驶车等概念持续发酵。在此现况下，先进驾驶辅助系统就成了IC设计商在车用领域的一大发展方向。接下来就来盘点下各大厂商都有哪些解决方案。PS：对跨学科领域来说，一个粗略的盘点只是刚刚向门内迈了一小步。恩智浦双目视觉ADAS解决方案相比于单目视觉，双目视觉(Stereo Vision)的关键区别在于可以利用双摄像头从不同角度对同一目标成像，从而获取视差信息，推算目标距离。具体到视觉ADAS应用来说，如果采用单目摄像头，为了识别行人和车辆等目标，通常需要大规模的数据采集和训练来完成机器学习算法，并且难以识别不规则物体;而利用毫米波雷达和激光雷达进行测距的精度虽然较高，但是成本和难度亦较高。双目视觉ADAS芯片-S32V234，S32V234采用了4颗ARM Cortex A53作为核心CPU，以获得更高的性能功耗比。利用一颗ARM Cortex M4作为片上MCU，用于关键IO(如CAN-FD)的实时控制，并支持AutoSAR操作系统。芯片内部包含可编程的图像信号处理器(ISP)，所以配搭的图像传感器可以输出raw data，从而降低物料成本，节省空间尺寸。另外，芯片还包含了两个名为APEX2CL的视觉加速引擎。每个APEX2CL拥有64个本地计算单元(CU)，并配有本地内存和专用DMA，通过SIMD/MIMD(单指令多数据/多指令多数据)方式对图像识别过程进行加速。双目视觉的最大优势在于维持开发成本较低的前提下，实现一定精度的目标识别和测距，完成FCW(前方碰撞预警)等ADAS功能。双目视觉ADAS应用中，最大的挑战来自于对两路图像进行立体匹配和三维重构所需要的巨大运算量。以FCW应用为例，既要求视差信号的提取具有足够的精度以保证测距精度，又要求处理帧频维持一定水平以保证预警的响应速度，因此要求嵌入式平台具有足够的处理能力。S32V234中集成的图像加速引擎APEX2的结构如图所示，其并行计算结构，本地内存和专用DMA等设计保证了对图像信号具有极高的处理效率。 ISP对图像信号预处理完毕后送入DDR，APEX2引擎将图像分割后经由专用DMA将其送入每个CU对应的本地内存CMEM中，而立体匹配所需要的块匹配(Block Matching)等算法可以在不同的CU中并行处理，处理完毕后的数据经由DMA送回DDR，由CPU进行进一步处理(如生成预警信号)，或送至专门的 DCU(Display Control Unit)模块输出显示。

综上所述，基于S32V234的双目视觉应用数据流按照ISP-APEX2-DCU的方向流动，A53作为主控CPU完成逻辑控制和必要的数据处理。通过这种流水线式的处理方式，可以使各部分计算资源充分利用。利用S32V234开发板搭建双目视觉平台，对双路720p@30fps视频信号进行处理，其输出结果如图6所示。其中从左至右的三幅图中目标与相机的距离分别为1m，2m，3m，显示结果以冷暖色调的变化表征目标距离。

结果表明，S32V234能够对双目视觉信号进行实时处理，正确得到三维测距结果，同时辅以芯片的各项安全性设计，可以满足双目视觉ADAS系统的需求。总结恩智浦的视觉ADAS专用芯片S32V234集成了图像信号处理器ISP，图形加速引擎APEX2，3D GPU等专用计算单元，通过流水线式的处理架构使各个异构计算资源充分利用。不同计算模块对OpenCV ，OpenCL和OpenVG等多种API的支持增强了算法的可移植性。符合ISO26262标准的功能安全设计使得芯片能够满足ADAS系统对安全性的严苛需求。S32V234支持包括双目视觉在内的多种视觉ADAS和传感器数据融合解决方案，使得我们在通往无人驾驶的道路上迈出坚实的一步。德州仪器（TI）——TDA SoC系列一直以来，TI为汽车市场提供着许多的一流产品，针对3D全景环视应用，TDA SoC系列也跟着应运而生。TDA2xTDA2x可实现各种前置摄像机应用的同步运行，其中包括远光灯辅助、车道保持辅助、高级巡航控制、交通信号识别、行人/对象检测以及防碰撞等。此外，TDA2x 还支持智能 2D 及 3D 环绕视图以及后方碰撞警告等泊车辅助应用，并可运行为前置摄像机开发的行人/对象算法。TI TDA2x 还可作为融合雷达与摄像机传感器数据的中央处理器，帮助做出更稳健的 ADAS决定。TDA2x SoC基于异构可扩展架构，该架构包括TI定浮点C66x DSP内核、全面可编程Vision AccelerationPac、ARM Cortex-A15 MPCoreTM 处理器与两个Cortex-M4 内核，以及视频及图形内核与大量的外设。Vision AccelerationPac 经过精心设计，可运行中低级视觉处理功能，从而可将 DSP 与 ARM 内核解放出来，在最低功耗下实现最佳性能。

TDA2Eco产品框架图TDA2EcoTI推出的TDA2Eco处理器，是TI在这3年内针对汽车行业推出的第三款产品，该产品针对3D全景环视应用而开发，可便捷替代初、中级全景环视解决方案中所使用的TDA2器件，从而降低功耗、优化性能和物料清单 (BOM) 。TDA2Eco也基于TMS320C66x DSP + Cortex-A15 + Cortex-M4的异构、可扩展架构开发，集成了CAN、千兆以太网AVB和显示模块接口等。TDA系列都是采用统一架构，这样就避免了对软件与算法的重复投资，全系列内核均实现二进制兼容，设计者可以始终采用同样的工具。TDA2Eco通过并行、串行和CSI-2接口，能够支持多达8 个的摄像头，可同时实现全景泊车、偏离预警和盲区检测等。TDA2Eco与TI的FPD-Link III串行器相兼容，为全景环视系统提供了一个完整的解决方案。

瑞萨——基于R-Car V2H的高清环视系统解决方案该产品采用最先进的图像识别技术，支持先进驾驶辅助系统(ADAS)中的高分辨率的环视和行人监测功能。这是瑞萨推出的首款R-Car系列的ADAS器件，其包含的附加功能可提高性能、降低功耗、并增强传统汽车和新兴无人驾驶汽车的安全性。

最新的高清环视系统方案 R-Car V2H如上图，该系统可接入六路百万像素的高清数字摄像头，LVDS或Ethernet 。用户可以使用其中的四路摄像头做环视的开发，每路摄像头可以独立的监测行人，做警示提醒，另外的两路相机可以做基于前视的LDWS应用开发。芯片集成了 2D和3D图像处理引擎，使得做出来的环视显示效果更加逼真，距离感更强。内部的IMR和IMP内核分担了部分图像处理任务，减轻了CPU的工作负荷，同时CPU采用ARM Cortex-A15双核，最大工作频率可达1.0 GHz,保证了强大的图像处理能力。R-Car V2H SoC的主要特性：· 在单芯片上集成了重要的ADAS功能，并可实现低功耗· 扩展图像识别库支持，包含开源库(OpenCV) ，提高软件开发效率· 以太网AVB结合经过优化的视频编解码器可实现下一代汽车网络和摄像头系统基于在嵌入式系统功能安全方面的丰富经验，R-Car V2H已设计为可实现高等级的功能安全。 例如，为了支持系统制造商的安全概念，已在外部存储器和CPU缓存中实施了ECC。此外，硬件CRC功能使其易于实现对数据传输的端到端保护。同时，应用 Green Hills Software开发的高可靠性INTEGRITY实时操作系统是在硬件和软件中实现功能安全的重要一步。通过引入业内最值得信赖的实时操作系统 INTEGRITY及其一流的安全和功能安全架构，瑞萨已研发出可为其客户提供可靠的实时决策机制和安全性的产品。ADI ——ADAS视觉解决方案基于视觉的ADAS可以从多方面大大提高行车安全性。通过安装后视/前视/侧视摄像头和视觉处理 ECU，可以实现多种功能来帮助驾驶员 提前防范风险。受欢迎的应用包括路线偏差告警（LDW）、远光近光调整（HB/LB）、交通信号识别（TSR）、停车辅助、后视/环视、防撞等。为了实现这一功耗，ADI公司采用了直接又特别的概念。这一概念基于两个Blackfin内核，因为已量产的ADAS系统正采用这一架构。然而，那些无 法经济高效通过软件模型化的算法已经被用硬件引擎实现，由此产生了高度可配置的视觉处理单元工具箱。ADI公司将其称作“流水线视觉处理器”（PVP）， 如今已成为全新ADSP-BF60x处理器的一部分。虽然采用了低功耗处理技术，但还需要进一步创新，以解决现代设计中最重要的功耗问题，这种方法是外部存储器（DDR2）接口。通过适当分配处理能力，合理利用适量存储器带宽，可以实现最低功耗。此外，一些硬件模块也增强了 Blackfin架构，使其能够满足功能安全要求。主信号链1.ADAS摄像头—智能摄像头ECU

2.ADAS ECU—摄像头+ 中央处理ECU

结 语2016已步入尾声，驾驶辅助系统（ADAS）高速发展的今天，各大半导体厂商都牟足了力气在这片市场上厮杀，与此同时无人驾驶这个词也被推到了风口浪尖之上，ADAS的未来又是怎样?静观花开花落，坐看云卷云舒~特 别 推 荐

MOSFET最基础的东西，看完就懂

5分钟读懂示波器的工作原理

你中枪了吗 PCB中常见错误大全